"De picosegonds a attosegons" per aconseguir la sincronització de jitter atosegonda per als làsers picosegons
Tecnologia de sincronització de temps d’alta precisió
El desenvolupament de làsers polsats d’ultrashort ha permès a la humanitat sondar i manipular el món material en escales de temps extremadament curtes, i la combinació de dos o encara més làsers polsats d’ultrashort ha enriquit aquesta capacitat en més dimensions. La sincronització de temps d’alta precisió és una tecnologia clau per realitzar el treball cooperatiu dels làsers d’Ultrasort-Pulse. Entre les tècniques de sincronització làser, la correlació òptica equilibrada (BOC) i la interferometria làser tenen un paper important en el control precisament de la sincronització de temps i la sincronització de fase de múltiples fonts làser. Proporcionen un suport crític per a la síntesi d’alta precisió, la síntesi multi-pols i la sortida estable dels sistemes làser.
Les tècniques d’interrelació òptica equilibrada normalment es basen en la generació de senyals de freqüència de suma barrejant dos senyals (per exemple, dos polsos làser) alimentats en un medi no lineal. Aquests senyals generats s’envien a un detector equilibrat, que determina el retard entre els dos senyals d’entrada mesurant la diferència d’intensitat dels senyals de sortida. La tècnica d’interferència làser obté informació sobre la fase del làser analitzant el patró d’interferència del feix làser i s’utilitza per controlar i sincronitzar múltiples feixos làser. Aquesta tècnica té un paper extremadament important en la sincronització làser, especialment quan es requereix un control precís de la posició relativa i la fase dels feixos làser.
Sincronització de picosegons per a làsers picosegons
Recentment, el laboratori estatal de la física làser de camp fort de l’Institut de Maquinària Optical de Xangai (SiOEM) ha aconseguit la sincronització atosegona de polsos làser picosegona basat en el sistema de sincronització de temps construït de forma independent. L’Arsec Science és una branca important de l’òptica ultra ràpida i de la ciència làser, l’objectiu principal que té com a objectiu detectar i manipular fenòmens ultrafastos com el moviment d’electrons, que proporciona una nova perspectiva per comprendre les lleis fonamentals del món material. Per exemple, en les reaccions químiques, la ruptura i la reorganització d’enllaços moleculars està determinada pel moviment ultrafast dels electrons, i l’escala de temps atosegonda ofereix la possibilitat d’observar i manipular directament aquests processos. L’attosegona (10-18 segons) és actualment la unitat més curta de l’escala de temps que els humans poden manipular amb precisió i la realització d’aquest control de temps de precisió ultra-alta no es pot aconseguir sense el suport de la tecnologia de sincronització del temps làser. Com que Picosecond (10-12 s) Els polsos làser són una font bàsica important de llum per a molts experiments de ciències atosegons, com corregir el temps de làser picosegon fins al nivell atosegon
Els resultats es publiquen a High Power Laser Science and Engineering 2024, número 6 (Hongyang LI, Keyang Liu, Ye Tian, Liwei Song, "Correcció de fluctuació estable a llarg termini per a un làser Picosecond amb precisió a nivell d'attosecond," High Power Laser Sci. Eng. 12, 06000E89 (2024).
Figura 1 Esquema de sincronització làser picosegon
L’equip d’investigació va desenvolupar a més la tecnologia de sincronització làser per mesurar i proporcionar comentaris en temps real sobre el làser Picosecond amb un jitter de temps d’alta precisió, que controla el temps de temps del sistema en el rang a nivell d’attosegon i millora la fiabilitat del sistema làser durant el funcionament durant molt de temps. La configuració experimental es mostra a la Fig. 1. L’equip de recerca va utilitzar la tècnica de compressió de pols de múltiples passos (MPC), la tècnica d’interrelació òptica equilibrada i la interferometria de camp proper per a la mesura del temps de temps, i va desenvolupar un sistema d’anàlisi i control per a la correcció en temps real de la gota de temps. Limitant a l’ample de banda de guany del cristall yb: yag, l’amplada de pols de sortida dels làsers d’estat sòlid que utilitza aquest cristall sol estar en l’ordre de diversos centenars de femtosegons o fins i tot els picosegons, i la compressió de 0}. 8 Ps a 95 fs mitjançant la MPC millora la precisió de la mesura del BOC de 14.57 mV/f a 52.5 a 52.5 a 52.5 MV/FS, i el temps de temps és prèviament corregit pel BOC a 1,12 FS a aquesta precisió de mesura, i el resultat es mostra a la figura 2. A partir d’això, la fluctuació de fase es va compensar mitjançant un bucle de retroalimentació basat en interferometria a 189 AS (λ/18) RMS i els resultats es mostren a la Fig. 3.
Fig. 2 (a) Esquema del BOC no comunicatiu, (b) corbes d’intercalació per a amplades de pols de 0. 8 PS i 95 fs. (c) Drift de sincronització amb feedback (línia grisa) i (línia negra, línia vermella)
Fig. 3 (a) Esquema de la distribució d’intensitat de les franges d’interferència amb (línia vermella) i sense la deriva de fase (línia negra) (Inset mostra el patró d’interferència), (b) BOC (línia grisa) i BOC amb interferències al mateix temps (línia vermella) Correcció de jitter
Resum i Outlook
L’estudi relacionat proporciona la possibilitat d’investigacions científiques bàsiques a l’escala de temps attosegonda, que té un gran valor científic per al desenvolupament d’imatges de resolució atosegona, detecció de dinàmiques ultrafastos i experiments de propòsit de bombes. En el futur, la precisió de la mesura i l'estabilitat del sistema es milloraran encara més en sistemes de pols multi-làser més complexos i més complexos.
